إزالة الكربون من القطاع البحري: باحثون يبنون مفاعلاً بقدرة 25 كيلوواط لتحويل الديزل إلى هيدروجين للسفن

طور مهندسون جهاز إعادة تشكيل (مصلح) الديزل بقدرة 25 كيلوواط (kW) قادر على استخلاص غاز غني بالهيدروجين مباشرة من الوقود البحري أثناء الإبحار، مما يضع جسراً تكنولوجياً جديداً لتوليد الكهرباء في القطاع البحري. النظام التجريبي، الذي وردت تفاصيله في تقرير نشرته الصحفية Georgina Jedikovska في 12 أكتوبر 2026، يعالج الديزل السائل لتحويله إلى غاز تصنيعي غني بالهيدروجين. ويمكن تسخير الغاز الناتج بواسطة خلايا الوقود الموجودة على متن السفينة أو محركات متخصصة لتوليد الكهرباء الإضافية، ما يقدم مساراً محتملاً لخفض الانبعاثات المحلية على السفن التجارية دون الحاجة إلى تعديلات هيكلية ضخمة لتخزين الغاز المضغوط والمبرد شديد البرودة.

## Key facts - يتميز النموذج الأولي العملي بقدرة إنتاجية تصل إلى 25 كيلوواط، مصمم لإعادة تشكيل الوقود البحري السائل إلى غاز غني بالهيدروجين. - يعمل المفاعل مباشرة على متن السفن، في محاولة لحل تحديات كثافة الطاقة والتخزين التي تواجه نشر الهيدروجين في القطاع البحري. - تستهدف التكنولوجيا توليد الطاقة الكهربائية الإضافية، والتي تعتمد تقليدياً على محركات الديزل البحرية الإضافية الملوثة بالكربون. - تحول عملية إعادة التشكيل جزيئات الديزل الهيدروكربونية المعقدة إلى هيدروجين وغاز تصنيعي من خلال مسارات تفاعل حراري كيميائي. - نُشرت تفاصيل تطوير النظام في 12 أكتوبر 2026، وفقاً لتقرير الصحفية Georgina Jedikovska.

## What happened يعمل مصلح الديزل الجديد بقدرة 25 كيلوواط كوحدة معالجة كيميائية مدمجة صُممت خصيصاً لظروف التشغيل على متن السفن البحرية. يُدخل الديزل السائل، الذي يتكون من جزيئات هيدروكربونية معقدة طويلة السلسلة، إلى المفاعل إلى جانب البخار أو الأكسجين تحت درجات حرارة مرتفعة وضغط محكوم. ومن خلال عملية تحفيزية عالية الحرارة — تعتمد عادةً على آليات إعادة التشكيل بالبخار، أو إعادة التشكيل الحراري الذاتي، أو الأكسدة الجزئية — يفكك المفاعل الروابط الكيميائية للوقود السائل.

يحول هذا التفاعل الحراري الكيميائي الهيدروكربون السائل إلى غاز تصنيعي، يُعرف باسم "syngas"، يتكون بشكل أساسي من غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، وكميات أصغر من ثاني أكسيد الكربون والميثان. ولزيادة حجم الهيدروجين القابل للاستخدام إلى الحد الأقصى، يخضع الغاز الناتج لعملية ثانوية تُعرف بتفاعل إزاحة ماء-غاز (water-gas shift reaction). وفي هذه المرحلة، يتفاعل أول أكسيد الكربون مع البخار فوق طبقة حفازة متخصصة لإنتاج هيدروجين وثاني أكسيد كربون إضافيين.

ووفقاً لتقرير Georgina Jedikovska، يتم تنقية تيار الهيدروجين الغني الناتج وتوجيهه لتوليد الطاقة الكهربائية على متن السفينة. ومن خلال إنتاج الهيدروجين بشكل مستمر حسب الطلب، يلغي النظام الحاجة إلى تخزين الهيدروجين المضغوط أو السائل في خزانات وقود مضغوطة ضخمة. وتجعل قدرة النموذج الأولي البالغة 25 كيلوواط مناسبة لتشغيل أنظمة فرعية كهربائية إضافية مستقلة، مما يجعله نموذجاً عملياً لإثبات المفهوم قبل التوسع المحتمل للعمليات البحرية التجارية.

## Why it matters يمثل قطاع الشحن البحري العالمي ما يقرب من 3 بالمئة من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية سنوياً، حيث ينقل أكثر من 80 بالمئة من حجم التجارة الدولية. واستجابة للضغوط المناخية، حدّثت المنظمة البحرية الدولية (IMO) استراتيجيتها لغازات الاحتباس الحراري في عام 2023، واضعة أهدافاً للوصول إلى صافي انبعاثات صفرية من الشحن الدولي بحلول عام 2050 أو قبله بقليل. وتتضمن الاستراتيجية نقاط مراجعة مرحلية تهدف إلى خفض إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري السنوية بنسبة 20 بالمئة على الأقل بحلول عام 2030، و70 بالمئة على الأقل بحلول عام 2040، مقارنة بمستويات عام 2008 المرجعية.

ويطرح تحقيق هذه المعايير عقبات هندسية شديدة. ففي حين توفر خلايا وقود الهيدروجين النقي طاقة خالية من الانبعاثات عند نقطة الاستهلاك، فإن تخزين غاز الهيدروجين النقي على سفن الرحلات الطويلة يمثل تحدياً استثنائياً. إذ يتمتع الهيدروجين النقي بكثافة طاقة حجمية منخفضة مقارنة بالوقود البحري السائل التقليدي. وتتطلب إسالة الهيدروجين تبريد الغاز إلى درجات حرارة فائقة البرودة تبلغ -253 درجة مئوية (-423 درجة فهرنهايت)، مما يستلزم عزلاً ثقيلاً، وأنظمة احتواء متخصصة، وطاقة تبريد هائلة. وبدلاً من ذلك، يتطلب تخزين الهيدروجين كغاز مضغوط أوعية احتواء قادرة على تحمل ضغوط تصل إلى 350 أو 700 بار، مما يستهلك مساحات شحن كبيرة.

وتتجاوز عملية إعادة تشكيل الوقود على متن السفينة مشكلة التخزين الحجمي هذه عبر استغلال البنية التحتية الحالية للوقود السائل. إذ يمتلك ديزل السولار فائق الانخفاض في نسبة الكبريت (ULSD) أو زيت الغاز البحري (MGO) القياسي كثافة طاقة تتراوح تقريباً بين 35 و38 ميغاجول في اللتر، بينما يحتوي الهيدروجين السائل على حوالي 8.5 ميغاجول في اللتر فقط. ومن خلال حمل وقود سائل كثيف وتحويله إلى هيدروجين فوراً قبل الاستهلاك، يمكن للسفن استخدام خلايا وقود عالية الكفاءة — مثل خلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFC) أو خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (PEM) — التي تعمل بكفاءة كهربائية أعلى من محركات الاحتراق الداخلي التقليدية. وتؤدي كفاءة التحويل هذه إلى تقليل إجمالي استهلاك الوقود وخفض الانبعاثات المحلية من أكسيد النيتروجين (NOx)، وأكاسيد الكبريت (SOx)، والمواد الجسيمية.

## The background تُستخدم تكنولوجيا إعادة تشكيل الوقود منذ فترة طويلة في التطبيقات الصناعية البرية، لا سيما في قطاعي الكيمياء وتكرير البترول، حيث تنتج عملية إعادة التشكيل بالبخار للميثان (SMR) على نطاق واسع معظم الهيدروجين التجاري من الغاز الطبيعي. غير أن تكييف أنظمة إعادة التشكيل مع البيئات البحرية المتحركة واجه تاريخياً عقبات تقنية كبيرة.

وخلافاً للغاز الطبيعي، يحتوي الديزل السائل على هيدروكربونات العطرية معقدة وآثار من مركبات الكبريت. وأثناء عملية إعادة التشكيل عند درجات الحرارة العالية، تميل الهيدروكربونات الثقيلة إلى تكوين ترسبات كربونية صلبة — وهي ظاهرة تُعرف بالتكوك (coking) — مما يغطي الأسطح الحفازة الداخلية بسرعة ويؤدي إلى تدهورها. علاوة على ذلك، يعمل الكبريت المتبقي كسموم للحفاز، ما يعطل طبقات الحفازات المصنوعة من المعادن الثمينة خلال فترات قصيرة من التشغيل المستمر.

أوجدت التغييرات التنظيمية البحرية على مدار العقد الماضي ظروفاً أكثر ملاءمة لإعادة تشكيل الديزل على متن السفن. ففي 1 يناير 2020، طبقت المنظمة البحرية الدولية (IMO) حدها الأقصى العالمي للكبريت، ممّا حد من محتوى الكبريت في الوقود البحري إلى 0.50 بالمئة من حيث الكتلة، انخفاضاً من الحد السابق البالغ 3.50 بالمئة. وداخل مناطق التحكم في الانبعاثات (ECAs) المحددة — مثل بحر البالطيق، وبحر الشمال، والسواحل الأمريكية الشمالية، وبحر الكاريبي التابع للولايات المتحدة — يُحظر تجاوز نسبة الكبريت 0.10 بالمئة. ويؤدي التوافر الواسع للديزل فائق الانخفاض في نسبة الكبريت (ULSD) وزيت الغاز البحري (MGO) إلى تقليل حمولة الكبريت المفروضة على طبقات الحفازات على متن السفن بشكل كبير، مما يجعل إعادة تشكيل الوقود المستمرة والمدمجة ممكنة من الناحية التقنية.

اقتصرت التجارب البحرية السابقة مع مصلحات الوقود على متن السفن إلى حد كبير على التطبيقات العسكرية المتخصصة، مثل أنظمة الدفع المستقل عن الهواء (AIP) في الغواصات غير النووية، حيث تفوقت القدرة على التحمل التشغيلي على التكاليف الرأسمالية العالية. وتمثل الوحدة بقدرة 25 كيلوواط التي وصفها تقرير Georgina Jedikovska محاولة لنقل مفاهيم المعالجة الكيميائية هذه إلى معدات قياسية للاستخدام البحري التجاري.

## Reaction ورغم عدم ورود بيانات رسمية محددة من ائتلافات الشحن في التقرير الأولي، فإن خبراء الصناعة البحرية والهيئات التنظيمية ينظرون عموماً إلى عملية إعادة تشكيل الهيدروكربونات على متن السفن بمزيج من الاهتمام والتدقيق التقني. ويفضل المهندسون المعماريون البحريون وشركات الهندسة البحرية عادةً التقنيات التي تقلل من تعقيد عمليات التعديل التحديثي. ونظراً لأن مصلح الديزل يمكن أن يندمج في خزانات تخزين الوقود وخطوط أنابيب التزويد بالوقود الحالية، فمن المرجح أن يقيّم مالكو السفن التكنولوجيا كإجراء انتقالي أقل خطورة مقارنة بالتجديد الكامل للمحركات لاستخدام الأمونيا الخضراء أو الهيدروجين النقي.

ويؤكد محللو السياسات البيئية أن الفائدة المناخية الصافية لإعادة تشكيل الديزل على متن السفن تعتمد على كيفية احتساب الانبعاثات عبر دورة حياة الوقود الكاملة. وبما أن مصدر التغذية الرئيسي يظل هيدروكربوناً أحفورياً، فإن المصلح يستمر في إطلاق ثاني أكسيد الكربون خلال عملية التحويل ما لم يقترن بأنظمة احتجاز الكربون وتخزينه على متن السفينة (OCCS). ومن المتوقع أن تحث المجموعات البيئية جمعيات التصنيف والمنظمة البحرية الدولية (IMO) على ضمان تقييم الوقود الأحفوري المُصلَح وفق معيار صارم من البئر إلى المخرجات (well-to-wake) بدلاً من مقياس محلي من الخزان إلى المخرجات (tank-to-wake)، لمنع الاعتماد الطويل الأجل على الوقود الأحفوري أثناء توسيع إنتاج أنواع الوقود البديلة النظيفة مثل الميثانول الإلكتروني والهيدروجين الأخضر.

## What we don't know yet لا تزال العديد من المعايير التقنية الرئيسية غير مؤكدة في التقرير المتاح بقلم Georgina Jedikovska. والأهم من ذلك، أنه لم يتم الكشف عن الكفاءة الإجمالية الصافية للنظام — التي تقيس الطاقة الكهربائية المسلمة بالنسبة لمحتوى الطاقة الحرارية للوقود الديزل المستهلك. ويمكن لفقود الطاقة خلال تفاعل إعادة التشكيل الماص للحرارة أن تقلل من الاقتصاد الإجمالي للوقود إذا لم تكن أنظمة استرداد الحرارة الداخلية محسنة تماماً.

بالإضافة إلى ذلك، يظل العمر التشغيلي لتركيبة الحفاز الداخلي تحت ظروف التشغيل البحري المستمر غير محدد. إذ تدخل البيئات البحرية اهتزازات ميكانيكية وحركة ورطوبة جوية، مما قد يسرّع التدهور الميكانيكي للحفاز. كما لا يحدد التقرير ما إذا كان المفاعل بقدرة 25 كيلوواط مصمماً للاقتران بنوع معين من خلايا الوقود أم أنه يتضمن آلية مدمجة لاحتجاز كربون العادم لمنع انبعاث ثاني أكسيد الكربون. وأخيراً، لم تُنشر معلومات عن الوزن الفعلي والمساحة المشغولة والتكلفة الرأسمالية لكل كيلوواط مقارنة بمولدات الديزل البحرية الإضافية القياسية.

## What to watch سيعتمد تطوير إعادة تشكيل الديزل على متن السفن على عدة محطات قادمة. وسيراقب المراقبون ما إذا كان فريق البحث سينتقل بالنموذج الأولي بقدرة 25 كيلوواط من التحقق المعملي على الأرض إلى التجارب البحرية على متن سفينة عاملة. وستوفر الاختبارات الميدانية طويلة الأجل بيانات أساسية تتعلق بطول عمر الحفاز، ومقاومة التكوك، والاستقرار التشغيلي في الظروف البحرية الحقيقية.

كما ينبغي لمراقبي السوق متابعة جهود التوسع في الحجم. فبينما تُعد قدرة 25 كيلوواط مناسبة للأحمال الإضافية الصغيرة أو الطاقة في الموانئ للقوارب الأصغر حجماً، تتطلب سفن الحاويات العابرة للمحيطات التجارية عادةً أنظمة طاقة إضافية تتراوح بين 1 و5 ميغاوات (MW)، وأنظمة دفع رئيسية تتجاوز 20 ميغاوات. وسيكون إثبات القابلية للتوسع إلى وحدات بمئات الكيلوواط أو الميغاوات ضرورياً للاعتماد التجاري عبر أساطول الشحن الدولي.

وأخيراً، ستكون الدورات القادمة للجنة حماية البيئة البحرية (MEPC) التابعة للمنظمة البحرية الدولية حاسمة للمراقبة بحثاً عن تحديثات محتملة لإرشادات الوقود البديل، ومؤشرات كثافة الكربون (CII)، وأطر تقييم غازات الاحتباس الحراري على مدار دورة الحياة التي قد تؤثر على الوضع التنظيمي لإعادة تشكيل الوقود على متن السفن.

يستند هذا التقرير إلى تغطية صحفية أصلية نشرتها Georgina Jedikovska في 12 أكتوبر 2026.